Πώς σχηματίζονται τα βαθιά νερά της Ανταρκτικής;

Ομάδα από αυτοκρατορικούς πιγκουίνους στον πάγο της Θάλασσας Weddell της Ανταρκτικής, η οποία είναι υπεύθυνη για την επαναφόρτιση των βαθιών νερών του Νότιου Ωκεανού.Πηγή-Christopher Michel , CC BY 2.0.

Ερευνητές μας δίνουν νέα στοιχεία σχετικά με τον κύκλο ζωής του νερού στην περιοχή της Ανταρκτικής μετρώντας τις συγκεντρώσεις των ευγενών αερίων.

Για πολλούς, η Ανταρκτική είναι έξω από το οπτικό μας πεδίο, μακριά από το μυαλό μας. Ωστόσο, τα νερά που περιβάλλουν την ξηρά της διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο παγκόσμιο κλίμα.

Ο Νότιος Ωκεανός απορροφά και αποθηκεύει μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα, που ενεργεί ως ένας ρυθμιστής για να επιβραδύνει το ρυθμό της αλλαγής του κλίματος. Ο τρόπος που αυτά τα νερά σχηματίζονται και κυκλοφορούν στα βαθύτερα σημεία των ωκεανών είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα και η όλη διαδικασία  ενεργεί ως ένα κλιματικό πρότυπο διασφάλισης.

Οι ερευνητές Loose et al. χρησιμοποιούν μια νέα τεχνική για να καταλάβουμε πώς σχηματίζονται τα βαθύτερα νερά στους ωκεανούς. Οι ερευνητές μελέτησαν το σχηματισμό των βαθιών νερών της Ανταρκτικής, επιπλέον επεκτάθηκαν με αυτές τις μεθόδους για να δούμε το σχηματισμό των βαθύτερων υδάτων σε όλο τον κόσμο.

Οι συγγραφείς εξέτασαν τις φυσικές διεργασίες που καταγράφονται σε ευγενή αέρια όπως τα επιφανειακά γίνονται βαθιά νερά. Αυτές οι φυσικές διεργασίες παρέχουν πληροφορίες σχετικά με το σχηματισμό πάγου στη θάλασσα, κάτω από την επιφάνεια όπου συμβαίνει η τήξη του πάγου των παγετώνων, και τις ανταλλαγές μεταξύ του αέρα και της θάλασσας.

Τα ευγενή αέρια νέον, αργόν, κρυπτόν, ξένον είναι μοναδικά, επειδή βρίσκονται κατά κύριο λόγο στην ατμόσφαιρα της Γης, ​​ενώ το ήλιο και το ραδόνιο παράγονται φυσικά από ραδιενεργό διάσπαση του φλοιού και του εξωτερικού μανδύα. Το ισότοπο ήλιο-3 επίσης συνήθως βρίσκεται στο μανδύα και σε θαλασσινό νερό που προέρχεται από το κέντρα όπου οι ωκεανοί ανοίγουν και εξαπλώνονται. Ως εκ τούτου, ο εντοπισμός των ευγενών αερίων και των ισοτόπων τους, μπορούν να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη μάζα και τη καταγωγή του νερού ενώ αρκετές φορές περιέχουν στοιχεία για την επαφή με την λιθόσφαιρα και με τις πηγές της γεωθερμίας.

Η συγκέντρωση αυτών των αερίων μπορεί επίσης να παρέχει ένα ρεκόρ αλληλεπιδράσεων αέρα-θάλασσας.Για παράδειγμα, η αφθονία των ευγενών αερίων που προέρχονται από την ατμόσφαιρα δίνει μία ιδέα για την ταχύτητα του ανέμου κατά τη στιγμή του σχηματισμού βαθιών νερών, ή ο ρόλος των φυσαλίδων του αέρα, που μπορεί να συμβάλλει στον υπερκορεσμό του νερού. Συγκεντρώσεις ευγενών αερίων μπορεί επίσης να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία του νερού στην επιφάνεια του ωκεανού -αφού τα θερμότερα νερά μπορεί να κρατήσουν λιγότερο διαλυμένα αέρια- ή την ποσότητα πάγου που σχηματίζεται στη θάλασσα καθώς και στοιχεία κατά τη στιγμή του σχηματισμού βαθιών νερών.

Οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στην Θάλασσα Weddell, μια προνομιακή τοποθεσία της Ανταρκτικής  όπου  είναι γνωστό ότι σχηματίζεται το βαθύ νερό. Ανέλυσαν δείγματα που συλλέχθηκαν τον Ιανουάριο του 2009 , τον Μάρτιο και τον Απρίλιο του 2010. Οι συγκεντρώσεις των ευγενών αερίων (ειδικά ήλιο, νέον, αργόν, κρυπτόν και ξένον) προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας ένα ειδικό φασματόμετρο.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τόσο οι χερσαίοι όσο και οι θαλάσσιοι πάγοι  συγκρατούν συγκεντρώσεις αερίων σε αυτές τις βαθιές υδάτινες μάζες. Ήταν ήδη γνωστό ότι η αλμυρή έκχυση άλμης κατά τη διάρκεια του σχηματισμού πάγου στη θάλασσα γύρω από την Ανταρκτική μεταβάλλει δραματικά την πυκνότητα αυτών των βαθύτερων νερών. Αυτή η μελέτη δείχνει ότι το ίδιο ισχύει και για τις συγκεντρώσεις του αερίου.

Στο περιεχόμενο του φυσικού ευγενούς αερίου που βρίσκεται στο κάτω μέρος του νερού, οι επιστήμονες διαπίστωσαν, ότι αφηγείται μια ιστορία ειδικά για το πώς σχηματίζεται αυτό το νερό και όπου αυτό ταξίδεψε. Μετά την επιφάνεια, το νερό παίρνει ένα μικρό κλάσμα από την τήξη του πάγου από τους παγετώνες, τα παγόβουνα, κά, το οποίο τροποποιεί περαιτέρω τις συγκεντρώσεις των ευγενών αερίων του νερού, σχηματίζοντας ένα μοναδικό «δακτυλικό αποτύπωμα». 

Με την χρήση αυτών των δακτυλικών αποτυπωμάτων που συλλέγονται σε όλο το χώρο και το χρόνο, μπορεί να είναι δυνατόν να ανασκευάσουν οι ερευνητές την τήξη των παγετώνων και την παραγωγή πάγου στη θάλασσα κατά το παρελθόν, ακόμη και κατά την τελευταία μεγάλη εποχή των παγετώνων, όταν τις ιδιότητες των ωκεανών ήταν διαφορετικές από σήμερα. 

Γεωδίφης

Πηγή- Journal of Geophysical Research